Aufbau, Auswahl und Betrieb von Verteiltransformatoren

1. Aufbau, Auswahl und Betrieb von Verteil-Transformatoren Stefan Fassbinder Deutsches Kupferinstitut Am Bonneshof 5 D-40474 Düsseldorf Tel.: +49 211 4796-323 Fax: +49 211 4796-310 sfassbinder@kupferinstitut.de www.kupferinstitut.de stf@eurocopper.org

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16. Dieser Trafo wiegt 300 t und leistet 600 MVA... ...und dieser hier wiegt 300 g und müsste also 600 VA leisten. Tatsächlich bringt er es nur auf 6 VA!

17. Ein Gesetz der Physik: Größere Energiedichte in größeren Anlagen Den Zusammen-hang be-schreibt eine empirische Formel

18. Ein Gesetz der Physik: Größere Energiedichte in größeren Anlagen Den Zusammen-hang be-schreibt eine empirische Formel

19. Struktur des öffentlichenNetzes 380kV 220kV 110kV 50 Hz 3~ 27kV, KKW 21kV, z. B. Kohle 10kV, z. B. Wasser 0,5kV, z. B. Wind 20kV 10kV 0,4kV

20. Strom 2.AufbauhiereinesVerteil-Transformators Strom OS-Wicklung US-Wicklung Distanzhölzer(in nachfolgenden Zeichnungen nicht dargestellt)

21. Jochträger Wicklungs-spannbolzen Umklemm-Vorrichtung OS-Wicklung Wicklungs-presshölzer Jochblech-pressung Jochblech-pressbolzen US-Wicklung

23. So sieht das in der Praxis aus

25. 3.Betriebs-Verhalten Ersatzschaltbild des Transformators: Alle Werte werden auf eine Seite umgerechnet, hier auf die Sekundärseite. Achtung: Verschiedene Lastenwirken sich verschieden aus! RCu1‘ RCu2 X1s‘ X2s RFe Last Xh

26. A V Kurzschluss-Spannung – was ist das überhaupt? Man legt an die Eingangs-seite so viel Spannung an, bis auf der Ausgangsseite im Kurzschluss der Nennstrom fließt. RCu1‘ RCu2 X1s‘ X2s RFe Xh UK IN

27. RFe V A Kurzschluss-Leistung – was ist das überhaupt? Die gibt‘s eigentlich gar nicht.Man multipliziert die Leerlaufspannung mit dem Kurzschluss-Strom. RCu1‘ RCu2 X1s‘ X2s Xh

28. Gesamt-SpannungsfalluR im Trafo Induktiver Fall uX im Trafo Induktiver Fall uX im Trafo Induktiver Fall uX im Trafo Ohmscher Fall uR im Trafo Ohmscher Fall uR im Trafo Gesamt-Spannungs-fall uR im Trafo Ohmscher Fall uR im Trafo Gesamt-Spannungs-fall uR im Trafo Induktiver Spannungsfall (uX = 5,916%) im Trafo Ohmscher Spannungsfall im Trafo(z. B. uR = 1%) Gesamt-Spannungsfall uR im Trafo(z. B. uK = 6%) Spannung an der Last (≈107%!) Umgerechnete Eingangsspannung U1' (100%) Umgerechnete Eingangsspannung U1' (100%) Spannung an der Last (≈94%) Umgerechnete Eingangsspannung U1' (100%) Spannung an der Last (≈99%) R-Last (Nennlast) L-Last Pikant: C-Last

29. Theoretische Herleitung des Laststroms  Z. B.:Unver-drosselte Kom-pensations-Anlage 1670kvar an einem 100-kVA-Trans-formator è 16,7*Nennlast (Betrag; ZK=ZLast: »halber Kurzschluss«) Kurzschluss-Strom IK=16,7*IN Nennlast ê

30. ç Nennlast Ausschnitt des real vor-kommenden Betriebs-Bereichs

31. RCu1‘≈2mΩ RCu2 ≈2mΩ X1s‘≈12mΩX2s ≈12mΩ RL≈400mΩ RFe ≈400Ω Xm >4kΩ Leerlaufstrom

32. 400V 230V Schaltgruppen IstderSternpunktbelastbar?

33. Schaltgruppen IstderSternpunktbelastbar? U V W U V W  Ja Nein  Warum? u v w n u v w n

34. RL≈400Ω Schaltgruppen IstderSternpunktbelastbar? L1 N L2 RCu1‘≈2mΩ RCu2 ≈2mΩ X1s‘≈12mΩX2s ≈12mΩ RL≈400mΩ RFe ≈400Ω Xm >4kΩ RCu1‘≈2mΩ RCu2 ≈2mΩ X1s‘≈12mΩX2s ≈12mΩ RFe ≈400Ω Xm >4kΩ AngenähertesErsatzschaltbildeinerYyn-Schaltung

36. Gleiche Nenn-Kurzschlussspannungen.

37. Gleiche Schaltgruppen-Kennziffern.

38. Wenn eingangsseitig nicht parallel gefahren wird: Gleiche Phasenlagen der speisenden Netze sicherstellen.

39. Wenn eingangsseitig nicht parallelgefahren wird: Ungefähr gleicheKurzschlussleistungen der speisendenNetze sicherstellen.

40. Größenverhältnis parallel zubetreibender Einheiten maximal 3:1.uK = 4% uK = 4% uX = 3,91% uX = 2,95% uR = 0,9% uR = 2,7% Transformator 630 kVA nach HD 428 Liste C Transformator 50 kVA nach HD 428 Liste B

41. 4.Wirkungsgrad Entwicklung des Dynamobleches

42. Einteilung der Klassen nach dembisherigen HD 428

43. Einteilung der Klassennach demzukünftigen HD 428(FprEN 50541-1, Oktober 2009)

44. Die Auslegung lässt sich so den Kundenwünschen anpassen

45. Vergleich von 8 Varianten eines Transformators 40 kVA der Firma Riedel

46. Amorphes Eisen könnte die Leerlauf-Verluste auf einen Bruchteil senken Jedoch: größer teurer lauter

47. Der Ersatz alter Transformatoren lohnt also aus verschiedenen Gründen 1958 1998 (Rauscher & Stoecklin) (ABB Sécheron SA)

48. Wirkungsgrad-Verbesserung Leerlauf-Verlust eines 400-kVA-Verteiltransformators 16 kV / 400 V Last-Verlusteines 400-kVA-Verteiltransformators 16 kV / 400 V

49. 5.ÜberlastdurchÜbellast Scheinleistung, Spannung und Strom eingehalten, Echt-Effektivwerte ver-wendet – und doch zu heiß geworden? Gegen-seitige Beein-flussung von Trafo und Last

50. Die Verlustleistung eines Transformators ist: Die wahre Verlustleistung eines Transformators ist:

51. usw. usw. »Zusätzliche Zusatzverluste« in Transformatoren lassen sich mit zwei ganz einfachen Formeln blitzschnell berechnen: Na, dann vielleicht doch lieber anhand eines praktischen Beispiels:1000 Kompakt-Sparlampen 11 W(15 VA) an einem Transformator 15 kVA, uk = 4%, PZ = 0,1 PCu mit 81,4%

52. usw. usw. Der Trafo schützt sich gewissermaßen selbst… Machen Sie die Rechnung nie ohne! Bestünde der Einfluss des Transformators auf die Last nicht, so wäre der Einfluss der Last auf den Trafo fast 9 Mal so groß! 701,7%

53. Auch hierfür gibt es ein Werkzeug: Den K-Faktor-Rechner von www.cda.org.uk www.cda.org.uk/frontend/pubs.htm#ELECTRICAL/ENERGY%20EFFICIENCY

55. 1.2 Selbsthilfe-Leitfaden zur Beurteilung der Netzqualität

56. 2.1 Kosten schlechter Netzqualität

57. 3.1 Oberschwingungen – Ursachen und Auswirkungen

58. 3.2.2 Echt effektiv – die einzig wahre Messung

59. 3.3.1 Passive Filter

60. 3.3.3 Aktive Filter

61. 3.5.1 Auslegung des Neutralleiters in oberschwingungsreichen Anlagen

62. 4.1 Ausfallsicherheit, Zuverlässigkeit und Redundanz

63. 4.3.1 Verbesserung der Ausfallsicherheit durch Notstrom-Versorgung

64. 4.5.1 Ausfallsichere und zuverlässige Stromversorgung eines modernen Bürogebäudes

65. 5.1 Spannungseinbrüche – Einführung

66. 5.1.3 Einführung in die Unsymmetrie

67. 5.2.1 Vorbeugende Wartung – der Schlüssel zur Netzqualität

68. 5.3.2 Maßnahmen gegen Spannungseinbrüche

69. 5.5.1 Vom Umgang mit Spannungseinbrüchen – eine Fallstudie

70. 6.1 Erdung mit System